A corrosão das armaduras é um dos principais fatores de diminuição da durabilidade das estruturas de betão armado, reduzindo a sua vida útil. O aparecimento de corrosão nas armaduras pode surgir em duas fases distintas: na fase de obra, devido à exposição dos varões à atmosfera durante a armazenagem e transporte, e nos elementos de betão armado, quando sobre estes incide a ação de iões cloreto ou se dá a carbonatação do betão. Na maioria dos casos, na fase de obra os efeitos da corrosão nos varões são insignificantes a não ser que se verifique perda apreciável de seção do varão [22].
Após a betonagem, o ambiente alcalino que rodeia as armaduras dá origem à formação de uma camada passiva na superfície do varão. Esta membrana passiva é constituída por uma camada compacta de Fe3O4 e/ou Fe2O3 que se forma na superfície dos varões devido às condições de alta
alcalinidade (pH 12.5-13.5) da solução porosa de betão. É apenas quando esta camada passiva diminui o seu pH devido à carbonatação da zona do recobrimento do betão ou à penetração de iões cloreto através do recobrimento ou por outros mecanismos menos comuns como o ataque por iões sulfureto ou por correntes elétricas, que a corrosão se pode desenvolver [22]. A espessura da camada passiva é de apenas 10x10-9 m (10 Angström), pelo que é facilmente destruída e a sua ação protetora
A destruição desta camada passiva pode resultar da ação isolada de um agente ou pela combinação do ataque por iões cloreto e carbonatação. Em zonas expostas a ambientes marítimos, costeiros ou sais descongelantes, o ataque por iões cloreto é predominante, no entanto por vezes associa-se a ação da carbonatação, desencadeando a aceleração da corrosão por iões cloreto. Já o ataque por carbonatação surge em ambientes industriais e urbanos onde a concentração de dióxido de carbono é elevada [27].
A corrosão tende a ser mais evidente em locais específicos da estrutura, como sendo as zonas de canto ou de sobreposição, onde o ataque por carbonatação e cloretos tendem a desenvolver-se não uniformemente [9].
Consoante a corrosão em elementos de betão armado se manifesta ao longo das armaduras ou numa zona pontual é designada respetivamente por corrosão generalizada ou localizada.
A Figura 3.1 mostra esquematicamente a seção transversal de varões com corrosão generalizada e localizada. No caso da corrosão generalizada, observa-se uma penetração uniforme da corrosão, ", por outro lado, na corrosão localizada, esta penetração é localizada, ‡+` @+ com 4 ≤ … ≤ 8, e caracteriza-se pela dissolução do aço nesta zona, sendo que os produtos resultantes (ferrugem) tendem a acumular-se à volta do varão, voltados para o recobrimento de betão [8].
Figura 3.1: Geometria dos varões corroídos (Adaptado de [8])
3.1.1. Ação da carbonatação (corrosão generalizada)
A carbonatação ocorre quando o dióxido de carbono presente no ar é absorvido pelo betão e reage com o hidróxido de cálcio, originando carbonato de cálcio e água. Como consequência o pH baixa (pH≈9) e provoca a destruição da película passiva envolvente das armaduras. Este tipo de corrosão designa-se por generalizada, pois ocorre em extensas zonas da superfície do aço, sendo o seu
D Generaliza da D Localizada C H2O O2 Cl- " ‡ +` @+ = …" CO2
processo de propagação lento. A corrosão por carbonatação começa quando a frente de carbonatação atinge 80% da profundidade do recobrimento [27].
Para além da ação da carbonatação, a corrosão generalizada também pode ocorrer por ação de iões cloreto, quando estes têm incidência em zonas extensas das armaduras provocando a total despassivação das mesmas [9].
A corrosão generalizada é mais frequente nas estruturas de betão armado, devido à perda de capacidade do betão em manter os níveis de pH ao longo de extensas zonas da superfície do aço. Este tipo de corrosão está associada à formação de produtos resultantes de reações químicas que originam os óxidos de ferro (formação de uma “ferrugem castanha”). Estes óxidos ocupam um volume maior que o volume original do varão, e esta expansão do varão corroído conduz à fendilhação e eventualmente ao destacamento do recobrimento do varão antes de se observar perda significativa de seção transversal [22]. Além disso, este tipo de corrosão provoca a deterioração da aderência entre a ligação aço-betão.
3.1.2. Ação dos iões cloreto (corrosão localizada)
A corrosão localizada ou por picagem está associada à contaminação por iões cloreto, caracterizando- se por uma propagação mais célere que a corrosão generalizada. Este tipo de corrosão não provoca o mesmo grau de expansão volumétrica que a generalizada e como tal, a tendência de o varão corroído provocar fendilhação no recobrimento do betão é menor. Não obstante, pode ocorrer perda elevada de seção do varão sem que sejam visíveis sinais de deterioração na superfície do elemento de betão armado.
Quando a elevada concentração de iões cloreto se manifesta ao longo de um comprimento extenso do varão, a diminuição do pH pode levar à corrosão generalizada. Embora os iões cloreto sejam, na maioria dos casos, os principais responsáveis pela corrosão por picagem, existem iões que em concentrações elevadas causam este mesmo efeito, como é o caso dos iões sulfato e enxofre, adicionados durante o fabrico do betão ou por penetração em ambientes industriais ou urbanos [27]. Na Figura 3.2 ilustra-se o fenómeno da corrosão localizada num varão de aço com 16 mm de diâmetro, sujeito à ação de iões cloreto.
Diversos autores [6,22,27] referem que a corrosão por picagem é preocupante em estruturas de betão armado por dois motivos: perda de seção sem que a estrutura apresente sinais visíveis de deterioração, como a fendilhação no betão, e pela redução da resistência e ductilidade dos varões. De acordo com Tuutii [42] a corrosão por picagem apresenta uma redução da área do varão 4 a 10 vezes maior que a observada na corrosão generalizada.
Figura 3.2: Corrosão localizada num varão de aço com 16 mm [16]